一种碳化硅MOSFET驱动电源制造技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅MOSFET驱动电源，包括第一隔离变压单元、第一逻辑单元、第二逻辑单元和多路第二隔离变压单元，各所述第二隔离变压单元的输入端均与所述第一隔离变压单元的输出端相连，各所述第二隔离变压单元的输出端用于分别与驱动电路的各桥臂的开关单元连接。本发明专利技术具有安全可靠、电压监护、欠压保护、过压保护、短路保护等优点。短路保护等优点。短路保护等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅MOSFET驱动电源


[0001]本专利技术主要涉及驱动电源
，具体涉及一种碳化硅MOSFET驱动电源。

技术介绍

[0002]碳化硅MOSFET具有高结温和高电子迁移率特性，在开关的时候没有反向恢复效应，适用于高开关频率的应用，可降低滤波器等器件体积；另外碳化硅MOSFET的开关损耗较低，结温更高，对散热器要求更低；综合考虑，碳化硅MOSFET可以降低系统的体积和重量。碳化硅MOSFET主要用在电动汽车的电机控制器、高压升压器、发电机中。随着ADAS(高级驾驶辅助系统)在汽车行业的普及并呈现出越演越烈的态势，Function Safety(功能安全)的概念逐渐被越来越多的汽车公司重视，而作为ISO26262中的重中之重，ASIL贯穿汽车控制单元开发的V流程，在功能开发的过程中起到了指导和规范作用。
[0003]目前设计的结构碳化硅MOSFET电源设计拓扑如图1所示，整车蓄电池输出6～16V电压，通过高压隔离变压器T1将蓄电池输出电压转换为6路+18V/-3V的驱动电压，驱动碳化硅MOSFET工作。传统碳化硅MOSFET电源包含了欠压保护功能、电源监控及调节功能、短路保护功能。当输入电压低于5V时，欠压保护单元生效，反馈欠压故障到逻辑单元1#，控制PWM OUT1停止工作，主电路停止工作，防止主回路电流过大损坏器件。通过变压器T1辅助绕组电压Vref1得到反馈电压，发送给电源监控单元1，通过逻辑单元控制PWM OUT1的输出占空比，维持驱动电压稳定。当主回路电流过大时，短路保护单元监控到短路保护电阻电压超出0.33V，比较器翻转输出故障信号给逻辑单元，控制PWM OUT1停止工作，关闭主电路。
[0004]在实现上述电源的过程中，发现上述碳化硅MOSFET电源基本可以满足碳化硅MOSFET在汽车上的应用需求，但是存在以下不足：
[0005]1、因为使用一个变压器T1，导致PCB布线过长，信号容易受到干扰；
[0006]2、同时集成一个变压器的散热效果不理想；
[0007]3、从功能安全角度出发，变压器T1失效可能会导致三相六路的驱动电源全部失效，导致主动短路保护(ASC)功能失效。
[0008]当然，本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种安全可靠的碳化硅MOSFET驱动电源。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0011]一种碳化硅MOSFET驱动电源，包括第一隔离变压单元和第一逻辑单元，还包括第二逻辑单元和多路第二隔离变压单元，各所述第二隔离变压单元的输入端均与所述第一隔离变压单元的输出端相连，各所述第二隔离变压单元的输出端用于分别与驱动电路的各桥臂的开关单元连接。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进：
[0013]所述第二隔离变压单元包括第二隔离变压器，所述第二隔离变压器包括第一同相输入端、第二同相输入端和反相输入端，所述第一同相输入端通过第一开关与地相连；所述第二同相输入端与所述第一隔离变压单元的输出端相连，所述第二同相输入端与通过第一电阻单元与地相连；所述反相输入端通过第二开关与地相连.所述第一开关和第二开关的触发端与所述第二逻辑单元相连。
[0014]还包括第二电源监测单元，所述第二电源监测单元的输入端与所述第二隔离变压单元的输出端相连，输出端与所述第二逻辑单元相连，用于检测所述第二隔离变压单元的输出电压，并发送至所述第二逻辑单元，所述第二逻辑单元根据所述第二隔离变压单元的输出电压控制所述第一开关和第二开关的触发脉冲。
[0015]所述第一开关和第二开关均通过第二接地电阻与地相连；还包括第二短路保护单元，所述第二短路保护单元的输入端与所述第二接地电阻相连，用于检测所述第二接地电阻上的电压或电流，所述第二短路保护单元的输出端与所述第二逻辑单元相连，所述第二逻辑单元根据所述第二短路保护单元的输出电压或电流控制所述第一开关和第二开关的触发脉冲。
[0016]所述第一电阻单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与第二同相输入端相连，所述第一电阻的另一端与第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与地相连；还包括过压保护单元，所述过压保护单元的输入端与所述第二电阻的一端相连，用于检测所述第二电阻上的电压，所述过压保护单元的输出端与所述第二逻辑单元相连，所述第二逻辑单元根据所述过压保护单元的输出电压控制所述第一开关和第二开关的触发脉冲。
[0017]所述过压保护单元包括比较器和三极管，所述比较器的正极与所述第二电阻的一端相连，所述比较器的输出端与所述三极管的基极相连，所述三极管的集电极与所述第二逻辑单元相连。
[0018]所述第一开关和第二开关均为MOSFET。
[0019]所述第一隔离变压单元包括第一隔离变压器，所述第一隔离变压器的同相输入端通过第三开关与地相连；所述第一隔离变压器的反相输入端与蓄电池相连；还包括欠压保护单元，所述欠压保护单元的输入端与所述第一隔离变压器的反相输入端相连，用于检测所述蓄电池的输出电压，所述欠压保护单元的输出端与所述第一逻辑单元相连，所述第一逻辑单元根据所述欠压保护单元的输出电压控制所述第三开关的触发脉冲。
[0020]所述第一隔离变压器的同名输出端通过第二电阻单元接地，所述第二电阻单元包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与第一隔离变压器的同名输出端相连，另一端与第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端接地；还包括第一电源监测单元，所述第一电源监测单元的输入端与所述第四电阻的一端相连，输出端与所述第一逻辑单元相连，用于检测所述第四电阻的输出电压，并发送至所述第一逻辑单元，所述第一逻辑单元根据所述第一电源监测单元的输出电压控制所述第三开关的触发脉冲。
[0021]所述第三开关通过第一接地电阻与地相连；还包括第一短路保护单元，所述第一短路保护单元的输入端与第一接地电阻相连，用于检测所述第一接地电阻上的电压或电流，所述第一短路保护单元的输出端与所述第一逻辑单元相连，所述第一逻辑单元根据所述第一短路保护单元的输出电压或电流控制所述第三开关的触发脉冲。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0023]本专利技术将传统碳化硅MOSFET电源集成一个第一隔离变压单元的方案更换成由多个第二隔离变压单元的方案，使PCB布线回路更短，信号抗扰能力更高；多个第二隔离变压单元的散热效果更好，降低器件工作温度，提高寿命；第二隔离变压单元单点失效时，电源仍可以支持完成主动短路保护功能(ASC)。
[0024]本专利技术通过增加第二短路保护单元、过压保护单元和第二电源监控单元，持续监控和确保碳化硅MOSFET的驱动电压+18V/-3V在合理的范围值内，降低因驱动电压过高导致的碳化硅栅氧层失效风险，降低因驱动电压过低时碳化硅MOSFET导通损耗过大造成的热失效风险。
附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅MOSFET驱动电源，包括第一隔离变压单元(11)和第一逻辑单元(12)，其特征在于，还包括第二逻辑单元(22)和多路第二隔离变压单元(21)，各所述第二隔离变压单元(21)的输入端均与所述第一隔离变压单元(11)的输出端相连，各所述第二隔离变压单元(21)的输出端用于分别与驱动电路的各桥臂的开关单元连接。2.根据权利要求1所述的碳化硅MOSFET驱动电源，其特征在于，所述第二隔离变压单元(21)包括第二隔离变压器，所述第二隔离变压器包括第一同相输入端、第二同相输入端和反相输入端，所述第一同相输入端通过第一开关与地相连；所述第二同相输入端与所述第一隔离变压单元(11)的输出端相连，所述第二同相输入端与通过第一电阻单元与地相连；所述反相输入端通过第二开关与地相连.所述第一开关和第二开关的触发端与所述第二逻辑单元(22)相连。3.根据权利要求2所述的碳化硅MOSFET驱动电源，其特征在于，还包括第二电源监测单元(23)，所述第二电源监测单元(23)的输入端与所述第二隔离变压单元(21)的输出端相连，输出端与所述第二逻辑单元(22)相连，用于检测所述第二隔离变压单元(21)的输出电压，并发送至所述第二逻辑单元(22)，所述第二逻辑单元(22)根据所述第二隔离变压单元(21)的输出电压控制所述第一开关和第二开关的触发脉冲。4.根据权利要求3所述的碳化硅MOSFET驱动电源，其特征在于，所述第一开关和第二开关均通过第二接地电阻与地相连；还包括第二短路保护单元(24)，所述第二短路保护单元(24)的输入端与所述第二接地电阻相连，用于检测所述第二接地电阻上的电压或电流，所述第二短路保护单元(24)的输出端与所述第二逻辑单元(22)相连，所述第二逻辑单元(22)根据所述第二短路保护单元(24)的输出电压或电流控制所述第一开关和第二开关的触发脉冲。5.根据权利要求4所述的碳化硅MOSFET驱动电源，其特征在于，所述第一电阻单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与第二同相输入端相连，所述第一电阻的另一端与第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与地相连；还包括过压保护单元(25)，所述过压保护单元(25)的输入端与所述第二电阻的一端相连，用于检测所述第二电阻上的电压，所述过压保护单元(25)的输出端与所述第二逻辑单元(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，齐放，曾亮，柯攀，戴小平，
申请(专利权)人：湖南国芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：